Revamp jednotek ve zpracování ropy

Transkript

1 Souhrn Revamp jednotek ve zpracování ropy Revamp Milan jednotek Vitvar, eská ve zpracování rafinérská ropy Milan Vitvar, eská rafinérská Revamp jednotek ve zpracování ropy pedstavuje jeden z nejpoužívanjších postup pro Revamp jednotek ve zpracování ropy pedstavuje jeden z nejpoužívanjších postup pro zvýšení výkonu, zvýšení výkonu, ovlivnní ovlivnní kvality kvality výrobk výrobk a a snížení snížení výrobních výrobních náklad. náklad. Revampy Revampy jsou jsou charakteristické charakteristické vysokým vysokým pomrem pomrem efekt k poizovacím nákladm. nákladm. Pomr Pomr je nutno je nutno kontrolovat kontrolovat v prbhu v prbhu pípravy pípravy iteraními metodami se zahrnutím všech všech dalších dalších náklad náklad a a efekt v efekt rafinérii. v rafinérii. Vtšina Vtšina evropských rafinérií v. eské rafinérské má bohaté má bohaté zkušenosti zkušenosti s revampy jednotek a s pokrokem v chemickém inženýrství se stále zdokonalují metodiky s revampy jejich jednotek provádní. a s pokrokem v chemickém inženýrství se stále zdokonalují metodiky jejich provádní. 1. Úvod Odvtví zpracování rovnž se zvýšily ropy v rafinérské Evrop marže. mlo po Prmrná mnoho hodnota let nízkou návratnosti návratnost kapitálu kapitálu se pvodn s výjimkou posledního pohybovala období rstu na 4 cen %, což ropy, byla kdy úrove vzrostla srovnatelná cena se nejen zemdlstvím. suroviny, To ale je i i ropných dvod, pro výrobk a rovnž se nedocházelo zvýšily rafinérské (s výjimkou marže. politicky Prmrná motivovaných hodnota projekt návratnosti nebo rychle kapitálu se rozvíjejících se pvodn pohybovala území) na k 4 výstavb %, což rafinérií byla úrove a nové jednotky srovnatelná se stavly se ojedinle. zemdlstvím. Pes tento To nepíznivý je i dvod, jev pro evropské rafinérie zvládly dvakrát pechod k novým kvalitám výrobk a byly pipraveny nedocházelo k exportu (s výjimkou zboží do politicky USA pi nízkých motivovaných výrobních projekt nákladech. nebo Nejužívanjším rychle se postupem rozvíjejících území) k výstavb zajišujícím rafinérií další rozvoj a nové se stal jednotky revamp, který se stavly dokázal ojedinle. zajistit splnní Pes stanoveného tento nepíznivý cíle jev evropské s rafinérie minimálními zvládly kapitálovými dvakrát náklady. pechod k novým kvalitám výrobk a byly pipraveny k exportu zboží do USA pi nízkých výrobních nákladech. Nejužívanjším postupem Revamp je založen na využití vnitních rezerv zaízení. Vychází z aplikací nejnovjších zajišujícím poznatk další chemického rozvoj se inženýrství stal revamp, pi rozumném který dokázal zhodnocení zajistit cíl a ekonomických splnní stanoveného kriterií. cíle s minimálními kapitálovými náklady. Revamp je založen na využití vnitních rezerv zaízení. Vychází z aplikací nejnovjších Tento vývoj akceptovala i eská rafinérská, která po mnoho let postupn provádí revampy poznatk svých chemického zaízení jako inženýrství jednu z hlavních pi rozumném metod, jak zhodnocení vyhovt mnícím cíl se a vnjším ekonomických i vnitním kriterií. Zaízení je podmínkám. doplováno potebnými prvky, jsou vyhledávána a odstraována úzká místa, v rámci revampu mohou být pestavny i celé ásti zaízení. Tento vývoj Bžným akceptovala zpsobem i jak eská splnit rafinérská, nové cíle, byly která v minulosti po mnoho investiní let postupn obnovy nebo provádí výstavby revampy svých zaízení technologicky jako jednu i lokáln z separovaných hlavních metod, zaízení. jak Ekonomická vyhovt omezení mnícím však se vytváela vnjším tlak i na vnitním podmínkám. odlišný zpsob úprav zaízení. 2. Kriteria pro rozhodnutí o revampu Bžným zpsobem Snížení jak rizika splnit provozu, nové zvlášt cíle, pi byly snižování v minulosti potu zamstnanc investiní obnovy nebo výstavby technologicky i Investice lokáln ke separovaných zlepšení kvality zaízení. výrobk - píkladem Ekonomická jsou aktivity omezení v rámci však istých vytváela paliv tlak na odlišný zpsob úprav Píležitost zaízení. ke zvýšení marže se zamením na výrobu cenov atraktivního a trhem Revamp múže být vyvolán nutností zmnit nkteré podmínky. Mezi jinými to jsou: 0. Souhrn 1. Úvod Odvtví zpracování ropy v Evrop mlo po mnoho let nízkou návratnost kapitálu s výjimkou posledního období rstu cen ropy, kdy vzrostla cena nejen suroviny, ale i ropných výrobk a Zaízení je doplováno potebnými prvky, jsou vyhledávána a odstraována úzká místa, v rámci revampu mohou být pestavny i celé ásti zaízení. 2. Kriteria pro rozhodnutí o revampu Revamp múže být vyvolán nutností zmnit nkteré podmínky. Mezi jinými to jsou: Zlepšení bezpenosti práce, ochrana životního prostedí a zvýšení integrity zaízení žádaného zboží nebo snížení výrobních náklad 1327 Zlepšení bezpenosti práce, ochrana životního prostedí a zvýšení integrity zaízení Snížení rizika provozu, zvlášt pi snižování potu zamstnanc 1

2 Rozhodování o revampu vychází z chemicko-inženýrské analýzy potenciálu daného zaízení, z možností a alternativ. Tento krok mže být proveden ve spolupráci s renomovanou inženýrskou firmou obeznámenou s podobnými ešeními v jiných rafinériích. Alternativy jsou vyhodnoceny a za jednu z nich se v pípad vtších projekt uvažuje i varianta výstavby nové jednotky. Revampy v pevážné vtšin nevychází z pedem pevn urených cíl, jak tomu bývá pi výstavb nových jednotek, ale podizují se možnostem zaízení. Jsou kompromisem, který sleduje svoji kivku vývoje náklad v porovnání s efekty. Pro hodnocení však neplatí obecná kriteria. Provádí se detailní rozbor situace pro dané podmínky vetn odhad nové pozice zaízení v rafinérii, hodnotí se vyvolané zmny a zpsob jejich ešení. Posuzuje se celková zbytková životnost a úrove zaízení, které má být revampováno. Pi rozhodování o revampu probíhá tsná spolupráce s marketingovými specialisty a eší se pípadné celkové dsledky navržených zmn na trh. Kivka vývoje náklad a efekt bžného revampu : náklady efekty Revamp je efektivní tehdy, jsou-li náklady stále pimené a pokud má smysl investovat do zaízení s danou životností a technickou úrovní. 3. Založení revampu 3.1. Definice základní pedstavy Jak bylo zmínno, stanovení cíl je sladno s podmínkami stanovenými vlastníky rafinérie a s dlouhodobými cíly strategických plán spolenosti. Pro svj kompromisní charakter revamp mže, ale také nemusí pln zapadat do strategické koncepce spolenosti. Základem je koncepní studie (Scouting Study), která odhadne možnosti revampu a porovná je s ostatními cíly a úkoly spolenosti. Koncepní studie zárove porovná i alternativy dosažení cíle, vetn kapitálových náklad (obvykle +/- 50 %) a výsledk. Koncepní studii je vhodné svit odborné firm s dostatkem inženýrských zkušeností a znalostí technologií. Limity studie jsou pedem definovány pesným zadáním práce. V rámci studie jsou hodnocena projektová data stávajícího zaízení a jednotlivých aparát, dokumentují se budoucí zmny a provádí se odhad provozního rizika a pípadné vlivy na životní prostedí. Souástí studie bývá zhodnocení tzv. provozního pokusu, který za zvýšeného dozoru otestuje stávající zaízení a jeho schopnost dosáhnout pedpokládaného cíle. Parametry jednotlivých lánk se soustedí a vyhodnotí, zjistí se úzká místa zaízení. Studie mže poté pracovat s konkrétními daty a charakteristikami pvodního zaízení. Pro jednotky s heterogenn katalyzovanými reakcemi je možno z výsledk pokusu upravit kinetický model. V koncepní studii by se neml opomenout žádný z kritických prvk. Studie by se mla vyjádit i k limitm návazného zaízení a zpsobm, jak je odstranit

3 Výsledky koncepní studie jsou dále zkoumány uvnit spolenosti. Koneným ešením mže být nejenom potvrzená alternativa, ale také upravená strategická koncepce, která se naopak podídí možnostem revampu, pípadn zmna fázování dalších rozvojových aktivit Studie uskutenitelnosti (Feasibility Study) a BOD (Basis of Design) V tomto stupni se rozpracuje koncepní studie, provedou se potebné simulaní výpoty a navrhnou se konkrétní úpravy zaízení. Tato fáze obsahuje seznam a hlavní charakteristiky nov doplovaného zaízení a mla by pesn popsat metody zlepšení jednotlivých proces s uvedením dosažených výsledk a limit, vetn návrhu pípadných konkrétních dodavatel licence, technologie nebo nových aparát. Dále obsahuje definici surovin a finálních výrobk jednotky v. kvalitativních parametr, typy katalyzátor, na které byl proces nov simulován, asové hranice pro proces (doba životnosti katalyzátoru). Studie a úvodní projekt by ml také obsahovat odhad kapitálových náklad +/- 30 % vetn vyvolaných zmn a hrubé údaje o spotebách energií, chemikálií a pomocných látek, aby bylo možno provést konené ekonomické zhodnocení efektivity ešení. V BOD jsou rovnž ešeny zmny vyvolané na dalším zaízení, pokud jejich charakter nevyžaduje obdobný postup od zaátku. eší se nová napojení na další jednotky a hodnotí se dostatenost stávajících rozvod, pokud nebyly souástí vlastního ešení. Studie (BOD) jednoznan definuje, co ze stávajících zaízení zstane, co a jakým zpsobem bude zmnno. Také stanovuje podmínky konstrukce upraveného zaízení vzhledem ke stávajícímu vybavení (zmna norem, podmínek bezpenosti práce atp). Pokud by mlo dojít k zámn zaízení za aparáty jiných rozmr nebo odlišné konstrukce pípadn za robustnjší zaízení, BOD obsahuje pepoet únosnosti základ a nosných konstrukcí a konstatování, jaká pípadná konstrukní zesílení by mla být pijata. Protože je asový rámec pro rekonstrukci limitován, není možno výrazn mnit stavební konstrukce a vtšina nových aparát musí být konstrukn pizpsobena stávajícím nosným prvkm. V této fázi by mly být navrženy i zmny v ochranných prvcích jednotky (pojišovací ventily, havarijní uvolnní, blokovací funkce) zvlášt tehdy, pokud budoucí projekt bude mít charakter celkové rekonstrukce Fáze BDEP (Basic Design Engineering Package) Tento dokument se již neliší od obdobných dokument pro jiné projekty. Pesnost odhadu náklad je +/- 10 % a obsahuje podrobné údaje o zmnách a postupu jejich implementace. V této fázi je vhodné doložit potvrzení výrobc rotaních stroj, jsou-li pedmtem úprav, že souhlasí se zmnami konstrukce nebo funkce Implementaní fáze Píprava implementace by nemla podcenit žádné z rizik, které se bhem realizace projektu mohou vyskytnout a které se liší od bžných rizik výstavby zaízení. Nejastji jsou to materiálové problémy a nepedvídané okolnosti stavu zaízení, o kterých se díve nevdlo. Realizace by proto mla být pipravena v souinnosti s odborníky pro zarážku zaízení, s odborníky na údržbu a zvlášt se specialisty na materiálovou inspekci. Bžnou souástí práce týmu je použití moderních metod rozboru rizika pro individuální fáze implementace

4 3.5. asový limit pro provedení projektu. Revamp se liší od projekt výstavby nových jednotek m.j. tím, že as pro výstavbu je limitován na období zarážky (1-2 msíce). Vlastní výstavba a návazné aktivity (zarážková údržba) bývají proto podrobn zpracovány renomovanou inženýrskou organizací s dostatkem zkušeností a jsou následn oponovány zkušenými odborníky z praxe, kteí zajišovali vtší poet zarážkových oprav. 4. Seznam ešení nejastji používaných pi revampech: Pece: výmna hoák a vlásenek, ponechání stávající hrubé konstrukce, instalace pedehevu vzduchu Kolony: pepatrování, zmna nápln, intenzifikace reboileru, instalace boního odbru, pedazení kolony prodlužující rektifikaci, instalace pedflešové kolony erpadla, kompresory: výmna rotoru, posílení hnací jednotky (vyšší otáky), výmna stroj za nové ídící systémy: zavedení DCS, instalace systém nebo prvk advanced process control Regulaní ventily: výmna Reaktory pro heterogenn katalyzované reakce: instalace distribuních pater, úprava vestaveb, zvtšení množství katalyzátoru na úkor inertních náplní, úprava chlazení, vložení dalšího reaktoru, jiné katalytické systémy Separátory: vložení demistr, instalace mezihladiny, vícestupové separace Mísení: statické mixery Odvodování, korozní problémy zpsobené vodní fází: separátory, koalescery Amínové vypírky: použití moderních chemikálií Odstranní limitujících podmínek provozu zaízení: úprava podmínek, odstranní úzkých míst, výmna jednotlivých aparát nebo výmna celého zaízení s konstrukní úpravou pro stávající pozice Bezpenost zaízení a integrita: instalace nových ochranných prvk zaízení, materiálové a konstrukní zmny zaízení Respektování nových norem a pedpis pro provoz zaízení: konstrukní zmny dle požadavk norem 5. Pednosti revamp Jak již bylo zmínno, revampy pedstavují jednu z nejvyhleávanjších forem úpravy zaízení a zlepšení jeho funkce pro vysokou ekonomickou návratnost s nízkými kapitálovými náklady. Tento faktor je spolený i pro všechny revampy, provedené v eské rafinérské, a to i tehdy, když docházelo k podstatným obnovám zaízení. Revampy vždy využívají alespo nákladnou infrastrukturu jednotek, jako jsou pívody elektiny, rozvodny, pívody paliv a energií, chladící vody, kanalizace, odvody zaolejovaných vod v. jejich zpracování, základy aparát, pívody médií, ocelové konstrukce, napojení do ídících systém, základní konfigurace ídících systém a systém blokád s využitím jejich pípadné redundance, atd. Dalšími pozitivními faktory jsou: Bezkonkurenní rychlost výstavby v délce 1 2 msíce Snadnost projednání povolení úad ( zpravidla jenom zmny) Možnost využití modulárních prvk

5 Nižší náronost pro spolenost z hlediska nutnosti soustedit tým odborník pro výstavbu Znalost pvodních systém operátory, minimální požadavky na tréning a školení 6. Nedostatky Revampy nemusí vždy pedstavovat ideální formu rozvoje spolenosti. Proto je nutno jejich efekt vždy racionáln zhodnotit a rozhodnout, zda budou konenou nebo doasnou formou rozvoje a také, je-li jejich implementace vhodná. Za podstatná negativa jsou pokládána: Limity dané revampem (revamp zpravidla pedstavuje kompromis) V nkterých pípadech je nutno pizpsobit délku zarážky (ztráty na výrob) 7. Co bychom nemli opomenout pi revampu: Pepoítat uvolovací systémy (pojišovací ventily, havarijní uvolnní atd) a navrhnout zmny, zvyšujeme-li kapacity jednotek nebo podstatn mníme složení procesních médií ve prospch lehích frakcí, anebo mníme teplovýmnné a reboilovací systémy kolon. Posoudit odhad úink na další jednotky, posoudit nutnost i jejich revamp. Je teba se vyhnout penosu problém na následné jednotky. HAZOP by ml zahrnovat nejen zkoumanou jednotku, ale i provení zmn v dalších zaízeních. Jednotky by mly být dovybaveny moderními ochrannými prvky (ochrana rotaních stroj, pecí a ostatních zaízení blokádami, instrumentální ochrana proti zptnému toku. Blokády nesmí sdílet ídící systém s bžnou regulací). Samozejmostí by mlo být ádné osazení jednotek pojišovacími ventily dle inženýrských standard, respektování tlakových pravidel pro konstrukci výmník. Zvyšuje li se kapacita zaízení, je nutno posoudit rychlosti v potrubí zvl. ve dvoufázových systémech, zabránit potenciálním erozím a posoudit pípadné úinky vzniku statické elektiny. Mly by být minimalizovány korozní vlivy a je nutno poítat s posunem korozních pásem. Stavové podmínky v pítomnosti slouenin vyvolávajících korozi je nutno udržovat pokud možno nad rosným bodem vodních par. Revampy je nutno využít pro zlepšení celkového stavu jednotky, její provozuschopnosti, ízení a bezpeného provozu. Je nutno uvážit poet operátor z hlediska budoucího ekonomického vývoje. Revampovaná jednotka by mla mít co nejlepší parametry z hlediska spoteb energií a mla by splovat s rezervou stále se zpísující kriteria ochrany životního prostedí

6 8. Závr Revampy pedstavují moderní formu využití rezerv zaízení a/nebo jeho zdokonalení. Jsou investin mén nároné a jejich efekt i výnosnost bývají vysoké a prokazatelné. Interní schvalování revamp uvnit spoleností bývá relativn snadné. Nebývají problémy se schvalováním ze strany úad. Píprava revamp bývá náronjší, avšak celková rychlost zpracování projektu od zapoetí po implementaci mže být výhodná. Námty pro revampy, pokud nevyjdou z podnt vlastních zamstnanc, je možno nalézt v odborné literatue. Mnohé inženýrské firmy mohou pedložit reference na obdobné práce pro jiné rafinérie. Know how zpravidla nebývá pedmtem licencí s výjimkou distribuních pater reaktor, pater i výplní destilaních kolon. V drtivé vtšin pípad se jedná o aplikaci bžných metod chemického inženýrství. Revampy proto pedstavují vhodnou píležitost pro eské inženýrské firmy. eská rafinérská zajistila realizaci vtšiny úspšných revamp ve spolupráci s tuzemskými inženýrskými firmami nebo tuzemskými pobokami svtových spoleností (Cheminvest, ABB, Glitsch, atd)